DE1143220B - Verfahren zum Betrieb eines Schaltgetriebes mit UEberholkupplungen, insbesondere fuer Schienentriebfahrzeuge - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines Schaltgetriebes mit UEberholkupplungen, insbesondere fuer Schienentriebfahrzeuge

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DE1143220B
DE1143220B DEV17871A DEV0017871A DE1143220B DE 1143220 B DE1143220 B DE 1143220B DE V17871 A DEV17871 A DE V17871A DE V0017871 A DEV0017871 A DE V0017871A DE 1143220 B DE1143220 B DE 1143220B
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DE
Germany
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gear
overrunning
overrunning clutches
freewheel
switching
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DEV17871A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Friedrich Helfer
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JM Voith GmbH
Original Assignee
JM Voith GmbH
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    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00Freewheels or freewheel clutches
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D23/00Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/10Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches automatically producing the engagement of the clutch when the clutch members are moving at the same speed; Indicating synchronisation

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Description

  • Verfahren zum Betrieb eines Schaltgetriebes mit Überholkupplungen, insbesondere für Schienentriebfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Schaltgetriebes mit Überholkupplungen -vorzugsweise mit vorgeschaltetem Wendegetriebe -insbesondere für Schienentriebfahrzeuge, bei dem das Einrücken der Gänge bei Vorhandensein eines annähernden Synchronzustands zweier Kupplungsteile erfolgt.
  • Das Streben der Getriebebauer geht dahin, Getriebe schwerer Fahrzeuge auch im Fahrbetrieb ohne weiteres schalten zu können. Diese Aufgabe liegt beispielsweise dann vor, wenn eine Diesellokomotive im schweren Zugdienst sowohl in der Ebene als auch im Gebirge eingesetzt werden soll, wobei neben den bisherigen Getrieben zur Erzielung verschiedener Anfahrzugkräfte und Endgeschwindigkeiten ein zusätzliches, nachgeschaltetes Zweiganggetriebe vorgesehen wird, dessen Gänge je nach den genannten Betriebserfordernissen, ohne daß die Lokomotive anhält, eingeschaltet werden. Wegen der großen Leistungen und Massen kann aber hier das Schalten der zusätzlichen Gänge mit normalen Reibungsschaltkupplungen oder Synchronisierkegeln während der Fahrt nicht mehr zufriedenstellend beherrscht werden.
  • Es sind z. B. Zweigangschaltgetriebe bekannt, bei denen die Gänge über einseitige Freilaufkupplungen eingerückt werden. Die Schaltmuffe dieser Freilaufkupplungen ist mit einem oder zwei Zahnkränzen ausgestattet, die mit den entsprechenden Gegenkränzen an den Losrädern zusammenwirken können. Sie ist im allgemeinen zwischen den beiden Losrädern angeordnet. In einem Sonderfall ist die Schaltmuffe sogar in zwei Muffen geteilt, die durch eine weitere Muffe so gesteuert werden, daß sie wie eine einzige wirken.
  • Dabei halten zwei Reihen von Tastorganen (z. B. Klinken) in Mittelstellung der Muffe Fühlung mit beiden Losrädern und bewirken ein Einrücken der Muffe in den Zahnkranz eines Losrades, wenn dieses die Muffe zu überholen sucht, oder in den Zahnkranz des anderen Losrades, wenn die Muffe jenes zu überholen sucht. Die Tastorgane der beiden Reihen wirken also in entgegengesetztem Sinne.
  • Dieses Getriebe ist jedoch nur für eine einzige Drehrichtung geeignet. Kommt es trotzdem, bespielsweise bei Bergfahrt eines Fahrzeugs vor, daß Antriebswelle und Fahrzeug anfangen sich rückwärts zu bewegen, während sich die Muffe in Mittelstellung befindet, so versucht die Muffe ein Losrad zu überholen, wird aber selbst vom anderen Losrad überholt. Beide Reihen der Tastorgane kommen also gleichzeitig in Eingriff und rücken die Muffe demgemäß zugleich nach beiden Seiten ein. Dies führt zu Zwangskräften an den Tastorganen (»Verbeißen«) und zu deren Zerstörung, da die Tastorgane nur die Kräfte aufnehmen können, die zum Verschieben der Muffe auf dem Steilgewinde erforderlich sind, also keine Betriebs-Drehmomente übertragen können.
  • Die zu lösende Aufgabe besteht darin, bei einem Schaltgetriebe mit Überholkupplungen beide Drehrichtungen in gleicher Weise zu ermöglichen, ohne daß ein »Verbeißen« stattfinden kann. Das Verfahren zum Betrieb des eingangs genannten Schaltgetriebes ist dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von mindestens zwei an sich bekannten, bezüglich der Drehrichtung umkehrbaren, mit einer Leerlaufstellung versehenen und je einem synchronisierbaren Gang zugeordneten Freilaufüberholkupplungen zum Schalten von einem auf einen anderen dieser synchronisierbaren Gänge erst in an sich bekannter Weise die Eingangsdrehzahl gesenkt, dann die bisher als einzige in kraftübertragungsfähigem Zustand befindliche Freilaufüberholkupplung aus der Freilaufschaltstellung in die Leerlaufschaltstellung gebracht, daraufhin die dem einzulegenden Gang zugehörige Freilaufüberholkupplung aus der Leerlaufschaltstellung in die der Drehrichtung entsprechende Freilaufschaltstellung gebracht, schließlich in an sich bekannter Weise die Eingangsdrehzahl erhöht und damit das Einrücken des vorgewählten Gangs herbeigeführt wird.
  • Dabei wird unter »Schaltstellung« die Stellung der Betätigungsorgane der Freilaufkupplung verstanden, ohne daß in diesem Augenblick dieser Stellung die gewünschte Betriebsart bereits entspricht (Vorwählen). Insonderheit bedeutet »Freilaufschaltstellung« nicht nur eine Schaltstellung, bei der die Freilaufkupplung später, d. h. nach Ablauf des beschriebenen Schaltverfahrens, in einer bestimmten Drehrichtung einen Freilauf aufweist, sondern eine Schaltstellung mit vorgewählter Kraftübertragung in der anderen (Antriebs-) Drehrichtung.
  • In Weiterbildung der Erfindung werden die Schalteinrichtungen der umkehrbaren Freilaufüberholkupplungen des Schaltgetriebes mit gegenseitigen Blockierungen, vorzugsweise mechanischer oder elektrischer Art, versehen, derart, daß nur jeweils eine einzige Freilaufüberholkupplung kraftübertragungsfähig sein kann: Dabei können die Schalteinrichtungen beispielsweise aus Hebeln bestehen, die eine gegenseitige Sperrung dann bewirken, wenn versucht wird, mehrere Freilaufkupplungen gleichzeitig in Übertragungsschaltstellung zu bringen.
  • Es ist auch eine Einhebelanordnung denkbar, wie sie üblicherweise bei Kraftfahrzeuggetrieben vorhanden ist. Der Schalthebel gibt nur die Möglichkeit, einen einzigen Gang vorzuwählen.
  • Weiterhin kann eine Schaltautomatik vorgesehen werden, die den zeitlichen Ablauf der einzelnen Schaltvorgänge in der erforderlichen Weise steuert.
  • Die umkehrbaren Freilauf überholkupplungenwerden vorzugsweise als formschlüssige (z. B. Klauen-) oder als kraftschlüssige (z. B. Reibungs-) Kupplungen ausgebildet.
  • Umkehrbare Freilaufkupplungen sind als Kupplungen mit Verzahnungen und Klinken und als Lamellenreibungskupplungen an sich bereits bekannt. Sie gestatten wahlweise Freilauf in der einen oder anderen Richtung und normalerweise außerdem Leerlauf oder starre Verbindung der Kupplungshälften in beiden Richtungen. Sind nun diese Freilaufkupplungen in der gleichen Anzahl in einem Schaltgetriebe eingebaut, wie synchronisierbare Gänge vorhanden sind, so können bei entsprechender Schaltweise diese Möglichkeiten der Freilaufkupplungen auf Sämtliche Gänge ausgedehnt werden, so daß nun für jeden Gang folgende Betriebszustände möglich sind: 1. Kraftübertragung in der einen Richtung, Freilauf in der anderen; 2. Kraftübertragung in der anderen Richtung, Freilauf in der einen; 3. Leerlauf in beiden Richtungen und 4. starre Verbindung in beiden Richtungen.
  • Mit diesen Möglichkeiten der umkehrbaren Freilaufkupplungen ist durch die Erfindung ein Verfahren gegeben, bei dem auch bei großen Leistungen und Massen ein Umschalten von einem Gang auf einen anderen in beiden Drehrichtungen zunächst überhaupt ermöglicht und darüber hinaus sicher, d. h. ohne die Gefahr eines »Verbeißens«, und praktisch stoßfrei bewerkstelligt wird.
  • Es ist nun möglich, daß ein etwa vorhandenes Wendegetriebe dem Schaltgetriebe vorgeschaltet ist, da das Schaltgetriebe für beide Drehrichtungen schaltbar ist. Diese Anordnung ist deshalb besonderes vorteilhaft, weil die Möglichkeit eines Freilaufs zwischen Treibachsen und Motor nun am letzten Glied des Gesamtgetriebes gegeben ist. Besteht z. B. ein Fahrzeugantrieb aus mehreren Motor- und Getriebeaggregaten, so ist das Ab- und Zuschalten von einzelnen Aggregaten während der Fahrt ohne weiteres möglich. Auch bei einer Schiebelokomotive mit Verbrennungsmotor, die nach dem Schieben eines Zuges (Bergfahrt) bis zur nächsten Station geschleppt wird, kann der Antrieb während der Fahrt abgekuppelt werden. Ferner kann das Wendegetriebe unter Umständen leichter gebaut werden; dann nämlich, wenn das Freilaufgetriebe eine Übersetzung ins Langsame aufweist. Nicht zuletzt ist eine Freizügigkeit in der Anwendung des Freilaufgetriebes dadurch gegeben, daß bestehende Getriebekonstruktionen mit eingebautem oder nachgeschaltetem Wendegetriebe nun verwendet werden können, indem nämlich das Freilaufgetriebe als letzter Getriebeteil vorgesehen wird.
  • Soll nun etwa vom 1. in den 2. Gang geschaltet werden, so setzt man die Antriebsdrehzahl herab, löst die Freilaufkupplung - beispielsweise eine solche mit Klinken -für den 1. Gang aus dem kraftübertragungsfähigen Schaltzustand (= Vorwählen des Leerlaufs), wählt danach die Kupplung für den 2. Gang aus der Leerlaufschaltstellung in die entsprechende Übertragungsschaltstellung (Freilaufschaltstellung) vor und beschleunigt den Antrieb wieder. In dem Augenblick, in dem die Muffe (Eingangswelle) das mit dem auslaufenden Antrieb weiterlaufende Losrad des 2. Ganges überholt, erfolgt eine Verschiebung der Muffe des 2. Ganges derart, daß der Kraftfiuß zwischen Antriebs-und Abtriebswelle wiederhergestellt ist. Ist im 2. Gang keine Freilaufwirkung erwünscht, so kann - wie es auch beim 1. Gang möglich ist - die Kupplung gesperrt werden, so daß eine starre Verbindung nach beiden Seiten hergestellt ist. Vor dem nächsten Schaltvorgang muß dann die Sperre wieder gelöst werden.
  • Das Zurückschalten auf den 1. Gang oder das Weiterschalten auf einen 3. Gang vollzieht sich wiederum so, daß erst die Antriebsdrehzahl gesenkt wird, dann hintereinander die entsprechenden Kupplungen vorgewählt werden und daß nun beim Wiederbeschleunigen des Motors der gewünschte Gang selbsttätig einrückt.
  • Daß erst der augenblickliche kraftübertragungsfähige Schaltzustand (Gang) aufgehoben und erst dann der neue Schaltzustand (neuer Gang) herbeigeführt wird, ist für einen einwandfreien Schaltablauf erforderlich; denn nur so wird ein »Verbeißen« unter allen Umständen vermieden. Das »Verbeißen« tritt - wie bereits beschrieben - bei Vorhandensein von mindestens zwei einseitig wirkenden Freilaufkupplungen auf. Wird nun eine umkehrbare Freilaufkupplung für einen Gangwechsel vorgewählt, ist sie zumindest in diesem Augenblick zu einer einseitigen Freilaufkupplung geworden. Die sich bisher in kraftübertragungsfähigem Zustand befindliche andere Kupplung ist beim Schaltvorgang ebenso als einseitige Freilaufkupplung wirksam, so daß diese beiden einseitig wirkenden Freilaufkupplungen ein »Verbeißen« ermöglichen, wenn sie gleichzeitig vorgewählt sind. Es ist daher erforderlich, daß das Vorwählen der Kupplungen nacheinander erfolgt.
  • Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal werden die umkehrbaren Freilaufüberholkupplungen auf einer einzigen Welle, z. B. der Antriebswelle, angeordnet. Sie werden also nebeneinander angebracht, jeweils in Verbindung mit dem entsprechenden Gegenrad, das als Losrad ausgebildet ist. Diese Anordnung ergibt eine besonders vorteilhafte Getriebeausbildung.
  • Die Zeichnung stellt die Erfindung an zwei Beispielen dar. In Fig. 1 ist ein Zweiganggetriebe mit Klinkenüberholkupplungen gezeigt, während Fig. 2 einen zugehörigen Schnitt nach der Linie C-C in Fig. 1 darstellt; Fig.3 zeigt ein Zweiganggetriebe mit Lamellenüberholkupplungen.
  • In Fig. 1 ist die vom Motor angetriebene Welle mit 1 bezeichnet. Konzentrisch zu dieser Welle sind in einem mehrteiligen Gehäuse 2 die beiden Losräder 3 und 4 gelagert, die den Abtrieb darstellen und beispielsweise die Drehbewegung über zwei Festräder auf eine nicht dargestellte Welle übertragen. In den Nebenbohrungen tragen die Losräder 3 und 4 je eine Kuppelverzahnung5 bzw. 6, in die je eine entsprechende Gegenverzahnung 7 bzw. 8 der Kupplungsmuffen 9 bzw. 10 eingreifen kann. Die Muffen 9 und 10 besitzen in ihren Mittelbohrungen rechtsgängiges Steilgewinde, mit dem sie auf einem in die Welle 1 eingeschnittenen entsprechenden Steil= gewinde 11 schraubenförmige Bewegungen gegenüber der Welle 1 ausführen können.
  • Die Bewegung der Muffen 9 und 10 wird begrenzt durch die Anschläge 12 und 13 bzw. 14 und 15 oder durch einen der Spreizringe 16 und 17 bzw. 18 und 19, sofern dieselben durch Spreizung in die Bahn der jeweiligen Muffe gebracht werden. Die Spreizung der Ringe 16 bis 19 selbst erfolgt durch radial verstellbare Stifte 20 bis 23, die von zwei in einer axialen Bohrung der Welle 1 ineinanderlaufenden Nockenstangen 24 und 25 betätigt werden können. Die Spreizringe 16 bis 19 sind so angeordnet, daß die Muffen 9 und 10 beim Anschlag an einen derselben mit ihrerGegenverzahnung 7 bzw. 8 gerade im Eingriff mit der entsprechenden Kuppelverzahnung 5 bzw. 6 stehen.
  • In den Endlagen der Muffen 9 und 10 kommt jeweils eine der Klinken 26 oder 27 bzw. 28 oder 29 in ratschenden Eingriff mit der Kuppelverzahnung 5 bzw. 6. Die Klinken 26 bis 29 sind jeweils so angeordnet, daß sie bei Druck auf ihre vordere Fläche (Nase), die in Fig. 1 bei den Klinken 26 und 28 als zum Beschauer zeigend dargestellt ist, der Muffe 9 bzw. 10 eine solche Drehbewegung geben, daß sie sich auf dem Steilgewinde verschiebt. War der entsprechende Spreizring 16 bis 19 vorher in die Muffenbahn gebracht worden, so ist die Bewegung der Muffen 9 bzw. 10 in Eingriffslage der Verzahnungen beendet, und es kann ein Moment in der betreffenden Richtung übertragen werden. Befindet sich kein Spreizring 16 bis 19 in der Muffenbahn, so läuft die Muffe 9 bzw. 10 infolge des Druckes der Kuppelverzahnung 5 bzw. 6 auf die Gegenverzahnung 7 bzw. 8 weiter, bis die andere Klinke 27 bzw. 29 der gleichen Muffe in ratschendem Eingriff mit der Kuppelverzahnung 5 bzw. 6 kommt und die Gegenverzahnung 7 bzw. 8 auf der anderen Seite der Kuppelverzahnung 5 bzw. 6 wieder außer Eingriff gelangt. _ Die Nockenstangen 24 und 25 besitzen innerhalb der Welle 1 an ihrem Außendurchmesser Aussparungen 30 und 31 mit Auflaufschrägen, die die Stifte 20 bis 23 bei Verschieben der Nockenstangen 24 und 25 betätigen. Die Nockenstangen 24 und 25 sind gegenüber der Welle 1 nur verschiebbar, nicht jedoch drehbar, da Keile 32 und 33 dies verhindern. An den freien Enden der Nockenstangen 24 und 25 sind Schaltringe 34 und 35 angebracht, die von den Schalthebeln 36 und 37 betätigt werden. Der besseren Übersicht wegen sind Einrastungen an den Schalthebeln 36 und 37 nicht dargestellt. Die Einrastungen bewirken, daß die Schalthebel 36 und 37 in der vorgewählten Stellung verbleiben.
  • Aus Fig. 2 ist die Anordnung der Klinken ersichtlich. Ein an der Muffe angeordneter Bolzen 38 trägt je eine Klinke 26 und 27 bzw. 28 und 29 (Fig. 1), die jeweils entgegengesetzt gerichtet sind und durch Federn 39 und 40 mit ihrer Nase nach außen gedrückt werden.
  • In Fig. 1 sind demnach zwei umkehrbare, formschlüssige Freilaufüberholkupplungen I und 1I mit Verzahnungen 5 und 7 bzw. 6 und 8 und Klinken 26 und 27 bzw. 28 und 29 dargestellt, deren Muffen 9 und 10 verschieblich sind. Die Lage der Muffen 9 und 10 richtet sich nach der Begrenzung für ihre Verschiebung in Form von Spreizringen 16 bis 19 und nach der Drehrichtung. Statt der Spreizringe 16 bis 19 können auch andere Sperrorgane, wie radial betätigte Bolzen, Klauengesperre od. dgl., und statt der Klinkenfreilaufkupplungen auch an sich bekannte Freilaufkupplungen mit abgeschrägten Klauen verwendet werden, oder die Muffen 9 und 10 können durch ein besonderes Hilfsglied gesteuert werden.
  • Im folgenden seien an Hand der Fig. 1 und 2 einige Schaltungen des Getriebes beschrieben.
  • Die Welle 1 laufe in Drehrichtung A; es sei der 1. Gang eingelegt, d. h., die Kraftübertragung erfolge von der Welle 1 über die Muffe 10 und die Verzahnungen 6 und 8 auf das Losrad 4. Der Hebel 36 ist dabei so eingestellt, daß die Muffe 10 gegen den hochgestellten Spreizring 18 drückt und die Verzahnungen 6 und 8 also miteinander im Eingriff sind. Alle anderen Spreizringe 16, 17 und 19 sind nicht betätigt. Die Muffe 9 ist dabei ganz nach links verschoben und liegt am Endanschlag 12 an, wobei sich die Klinke 27 in ratschendem Eingriff befindet, da das Los 3 gemäß der Zahnradübersetzungen langsamer als das Losrad 4 und damit langsamer als die Welle 1 läuft.
  • Wird die Antriebsdrehzahl herabgesetzt, während die Abtriebsdrehzahl infolge der Trägheit der getriebenen Massen zunächst praktisch unverändert bleibt, oder erhöht sich die Abtriebsdrehzahl (z. B. bei Talfahrt), so wird sich die Muffe 10 nach rechts bewegen bis gegen den Anschlag 15 und zum Ratscheingriff der Klinke 28, also in Freilaufstellung gehen. Wird dann die Antriebsdrehzahl wieder gesteigert, so rückt die Muffe 10 wieder nach links, wobei der Antrieb wieder aufgenommen wird. Die Muffe 9 wird während dieses Prozesses ihre linke Endlage nicht verändern, solange die Antriebsdrehzahl nicht unter die des Losrades 3 absinkt. Sinkt die Antriebsdrehzahl unter die des Losrades 3 bzw. steigt die Drehzahl des Losrades 3 über die der Welle 1 an, so läuft neben der Muffe 10 auch die Muffe 9 nach rechts, und beide Muffen 9 und 10 befinden sich in ratschendem Eingriff: Macht man jetzt - bei derart herabgesetzter Antriebsdrehzahl - den Spreizring 18 wirkungslos und spreizt dagegen den Spreizring 16 in die Bahn der Muffe 9, so läuft beim Wiederbeschleunigen des Antriebs bzw. beim Abfall der Abtriebsdrehzahl die Muffe 9 nach links, sobald die Antriebsdrehzahl die des Losrades 3 zu übersteigen sucht. Durch den Spreizring 16 wird die Bewegung der Muffe 9 in der Eingriffslage der Verzahnungen 5 und 7 beendet, und es erfolgt die Mitnahme des Losrades 3; somit ist der 2. Gang wirksam. Die Muffe 10 bleibt während des Betriebes im 2. Gang in der gezeichneten Ausgangslage und ratscht, da das Losrad 4 die Muffe 10 überholt.
  • Bei Verzögerung des Antriebs und zunächst weiterlaufendem Abtrieb bzw. bei erhöhter Abtriebsdrehzahl bewegt sich die Muffe 9 nach rechts in die Freilaufstellung am Anschlag 13. Beim Wiederbeschleunigen geht sie umgekehrt wieder in Eingriff. Die Muffe 10 verbleibt in ihrer rechten Lage. Macht man vor dem Wiederbeschleunigen des Antriebs den Spreizring 16 wirkungslos, so kann. sich die Muffe 9 über die Eingriffsstellung hinaus zum Anschlag 12 bewegen. Beschleunigt man, bis die Welle 1 auch das Losrad 4 überholt, so drückt die Muffe 10 jetzt gegen den inzwischen gespreizten Spreizring 18. Damit ist wieder der 1. Gang eingeschaltet.
  • Soll der Freilauf bei einem der beiden Gänge gesperrt werden, so ist an der im Eingriff befindlichen Muffe auch noch der zweite Spreizring 17 bzw. 19 zu betätigen. Wird beispielsweise die Muffe 9 durch den Spreizring 16 gehalten, so muß auch noch der Spreizring 17 gespreizt werden, damit eine starre Kupplung zwischen An- und Abtrieb besteht.
  • Für die Drehrichtung B der Welle 1 gilt alles entsprechend, wenn die Bewegung der Muffen umgekehrt und die Bezifferung entsprechend den Muffen vertauscht wird.
  • Da eine Muffe bei wirkungslosen zugehörigen Spreizringen kein Moment übertragen kann, ist ein »Festbeißen« des Getriebes unmöglich, wenn man darauf achtet, daß jeweils nur an einer einzigen Muffe ein oder zwei Spreizringe betätigt werden können.
  • In Fig. 3 ist ein Zweiganggetriebe mit umkehrbaren Reibungsüberholkupplungen III und IV dargestellt. Es werde die in den Lagern 102 und 103 gelagerte Welle 101 angetrieben. Die beiden Abtriebsräder 104 und 105 sind an dem umlaufenden Gehäuse 106 bzw. 107 befestigt, die in den Lagerstellen 108 bis 111 auf der Welle 101 gelagert sind. Die Abtriebsräder 104 und 105 greifen beispielsweise in zwei nicht dargestellte Räder ein, die fest auf einer Welle sitzen. Die Welle 101 hat rechts und links ihrer Mitte rechtsgängige Steilgewinde 112 und 112a, - die jeweils in ihrer Mitte durch einen geteilten Ring 113 bzw. 113a unterteilt sind. Auf den Steilgewindeteilen bewegen sich in schraubenförmigen Relativbewegungen zur Welle 101 die zugehörigen Innenlamellenträger 114 bis 117. Die Bewegungen der Innenlamellenträger 114 bis 117 werden durch die Anschläge 118 bis 125 begrenzt. Außerdem werden die Innenlamellenträger 114 bis 117 durch die Federn 126 bis 129, die sich gegen den mittleren Absatz der Welle 101 bzw. gegen die die Steilgewinde 112 und 112a nach außen begrenzenden Ringe 130 und 131 abstützen, gegen die Ringe 113 und 113a gedrückt. Die Innenlamellenträger 114 bis 117 tragen am Außendurchmesser eine Verzahnung 132, in die die Innenlamellen 133 eingreifen. Ringe 134a bis 134d sind fest mit den Innenlamellenträgern 114 bis 117 verbunden und dienen zur Aufnahme des Lamellendrucks. Außenlamellen 136 sind an ihrem Außendurchmesser verzahnt und greifen in entsprechende Zähne 137 der umlaufenden Gehäuse 106 und 107 ein. Zwischenstücke 135 und 135a sind in den Gehäusen 106 und 107 geführt und bilden je eine verdickte Außenlamelle zur Überbrückung der während des Arbeitsspiels auftretenden Lücke zwischen den Innenlamellenträgern 114 bis 117. Schaltringe 138 bis 141 können voneinander unabhängig axial zur Welle 101 bewegt werden und drücken dabei die Innen- und Außenlamellen 133 und 136 über die Ringe 134a bis 134d und die Innenlamellenträger 114 bis 117 gegen die Federn 126 bis 129, so daß eine geringe Reibung zwischen den Lamellen erzeugt wird. Die Schaltringe 138 bis 141 machen die Drehbewegung der Gehäuse 106 und 107 mit. Die axiale Verschiebung der Schaltringe 138 und 141 geschieht über die Schalthebel 142 und 145, die axiale Verschiebung der Schaltringe 139 und 140 erfolgt über die Stangen 146 und 146a, die in den Schaltringen 138 und 141 geführt werden, und über die Schalthebel 134 und 144. Die Schalthebel 142 bis 145 sind mit je drei hier nicht dargestellten Einrastungen versehen, die diese Hebel in der von Hand betätigten Stellung halten.
  • Nachstehend sei die Funktion des Getriebes erklärt. In der gezeichneten Stellung der Schalthebel 142 bis 145 ist für beide Gänge Leerlauf vorhanden. Die Innenlamellenträger 114 bis 117 werden bei Antrieb der Welle 101 in beiden Richtungen durch die nur lose nebeneinanderliegenden Lamellen 133 und 136 an der Drehbewegung mit der Welle 101 nicht gehindert und verschrauben sich demnach auch nicht in axialer Richtung. Die Federn 126 bis 129 drücken die Innenlamellenträger gegen die Anschläge 119, 120, 123 und 124 der Ringe 113 und 113a.
  • Nun erfolge der Antrieb in Drehrichtung A der Welle 101. Zum Einschalten des 1. Ganges werden die Schalthebel 114 und 145 so umgelegt, daß die Schaltringe 140 und 141 nach rechts verschoben werden. Dabei drückt der Schaltring 140 so auf beide Lamellenpakete, daß die Lamellen gegen den Ring 134d zur Anlage kommen. Der Ring 134d, der mit dem Innenlamellenträger 117 fest verbunden ist, wird durch die Feder 129 nach links gedrückt. Das nun erzeugte geringe Reibmoment in der Kupplung IV versucht, den Innenlamellenträger 117 bezüglich der Drehbewegung gegenüber der Welle 101 zurückzuhalten, wodurch über das Steilgewinde 112a eine axiale Verschiebung des Innenlamellenträgers 117 bewirkt wird und damit ein weiterer Druck des Innenlamellenträgers 117 über den Ring 134d nach links auf die Lamellen ausgeübt wird, so daß das Reibmoment der Kupplung IV erhöht wird. Die Steilgewinde 112 und 112a sind so bemessen, daß durch das von der Kupplung übertragene Drehmoment eine axiale Anpreßkraft auf die Lamellen bewirkt wird, die ausreicht, um mit der Kupplung dieses Drehmoment schlupffrei zu übertragen (Selbsthemmung).
  • Sinkt nun die Drehzahl des Antriebes oder erhöht sich die Drehzahl des Abtriebes, so schraubt sich der Innenlamellenträger 117 nach rechts. Dadurch wird der Druck auf das Lamellenpaket verringert; ein Drehmoment wird nur noch in der Größe der Restreibung infolge der Kraft der Feder 129 übertragen, d. h., es ist Freilauf vorhanden. Steigt die Antriebsdrehzahl wieder bzw. fällt die Abtriebsdrehzahl, so wird der Innenlamellenträger 117 mit Unterstützung der Federn 129 wieder nach links verschoben, die Lamellen werden einerseits vom Schaltring 140, andererseits vom Ring 134d zusammengepreßt und übertragen das Drehmoment.
  • Soll im 1. Gang der Freilauf unwirksam werden, wird außerdem über den Schalthebel 145 der Schaltring 141 in die linke Endstellung gebracht. In diesem Fall sind die Lamellen durch beide Schaltringe 140 und 141 kraftschlüssig zur Anlage gebracht, so daß zwischen der Welle 101 und dem Stirnrad 105 eine kraftschlüssige Verbindung für alle Drehzahlen und Drehrichtungen vorhanden ist.
  • Bei Übergang vom freilaufgeschalteten 1. Gang zum 2. Gang wird die Antriebsdrehzahl abgesenkt; in der rechten Kupplung IV stellt sich Freilauf ein. Die Schalthebel 144 und 145 werden in die Leerlaufstellung gebracht (wie in Fig. 3 gezeichnet), sodann die Schalthebel 142 und 143 so umgelegt, daß die Schaltringe 138 und 139 nach rechts verschoben werden. Daraufhin läßt man die Antriebsdrehzahl steigen. Etwa im Synchronpunkt von Welle 101 und Stirnrad 104 rückt nun der 2. Gang ein. Das für die rechte Kupplung IV oben Gesagte gilt nun in entsprechender Weise für die linke Kupplung III.
  • Bei der anderen Drehrichtung B werden die entsprechenden Schaltringe nach links verschoben. Der Schaltablauf läuft analog zu dem bisher Gesagten ab.
  • Die Ansprüche 2 bis 5 sind reine Unteransprüche und gelten nur in Verbindung mit Anspruch 1.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Betrieb eines Schaltgetriebes mit Überholkupplungen - vorzugsweise mit vorgeschaltetem Wendegetriebe - zum synchronen Schalten von Gängen, insbesondere für Schienentriebfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von mindestens zwei an sich bekannten, bezüglich der Drehrichtung umkehrbaren, mit einer Leerlaufstellung versehenen und je einem synchronisierbaren Gang zugeordneten Freilaufüberholkupplungen (I und II bzw. III und IV) zum Schalten von einem auf einen anderen dieser synchronisierbaren Gänge erst in an sich bekannter Weise die Eingangsdrehzahl gesenkt, dann die bisher als einzige in kraftübertragungsfähigem Zustand befindliche Freilaufüberholkupplung aus der Freilaufschaltstellung in die Leerlaufschaltstellung gebracht, daraufhin die dem einzulegenden Gang zugehörige Freilaufüberholkupplung aus der Leerlaufschaltstellung in die der Drehrichtung entsprechende Freilaufschaltstellung gebracht, schließlich in an sich bekannter Weise die Eingangsdrehzahl erhöht und damit das Einrücken des vorgewählten Ganges herbeigeführt wird.
  2. 2. Schaltgetriebe zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen der umkehrbaren Freilaufüberholkupplungen (I und 1I bzw. III und IV) gegenseitige Blockierungen, vorzugsweise mechanischer oder elektrischer Art, aufweisen, derart, daß nur jeweils eine einzige Freilaufüberholkupplung kraftübertragungsfähig ist.
  3. 3. Schaltgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltautomatik vorgesehen ist, die den zeitlichen Ablauf der einzelnen Schaltvorgänge in der erforderlichen Weise steuert.
  4. 4. Schaltgetriebe nach Anspruch 2 oder 3 oder zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umkehrbaren Freilaufüberholkupplungen als formschlüssige (z. B. Klauen-) (I und II) oder als kraftschlüssige (z. B. Reibungs-) (III und IV) Kupplungen ausgebildet sind.
  5. 5. Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 4 oder zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umkehrbaren Freilaufüberholkupplungen (I und 1I bzw. III und IV) für die verschiedenen Gänge auf einer einzigen Welle (1 bzw. 101) angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 895 706, 876 646, 870 485, 740 286.
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